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摘要：近些年，国家基础工程在不断发展，公路建筑水平也越来越高，但是公路混凝土的耐久性问题仍然是主要问题。一般情况下，混凝土在使用一段时间后会出现耐久性下降的问题，影响公路的正常使用，也会产生大量的维修费用。因此，加强对公路混凝土耐久性的研究是非常必要的，通过采取一定措施后就能够有效地提高耐久性。本文首先介绍了公路混凝土的特点和性能，阐述了混凝土耐久性的具体含义，分析了混凝土耐久性的损伤现象及其影响因素，重点提出了提高公路混凝土耐久性的对策，包括控制原材料质量、保证配合比以及设计生产的合理性、控制施工环节等措施。通过这些措施，就能够有效地提高混凝土耐久性。
关键词：混凝土；耐久性；因素；措施
引言：许多国家对混凝土应用理论、技术进行积极的创新和发展，构建了混凝土耐久性整体论模型、混凝土耐久性寿命预测模式等，以此对混凝土进行全新的认识和评估，力图有效发现混凝土作为施工原材料应用于工程运行中存在的不足，提出解决对策。
混凝土作为应用最广，用量最大的建筑材料，以其整体性好，可塑性好，维修费用少广泛应用于工程上，随着混凝土工程使用年限的增长，现有的混凝土结构纷纷进入老化期，出现剥落，掉角，钢筋锈蚀、冻融破坏等未老先衰的现象，这也使得工程人员开始发现混凝土裂化问题，重视影响混凝土劣化的因素，关注混凝土耐久性问题。
随着全球二氧化碳浓度提高，温度升高，海平面上升，酸雨，水污染，极端天气等环境的变化，使得混凝土腐蚀破坏严重，混凝土腐蚀所引起的损失也十分惊人。现有和新建的混凝土工程如何适应环境变化的影响成为迫切需要解决的世界性难题，处于城市化进程的中国，建设项目不断，如何提高混凝土工程的质量和耐久性，对于处于建设高潮的中国意义更加重大。
1混凝土自身的特点和性能
1.1混凝土的主要特点
混凝土可以被称之为当前公路建设过程中必备的一种工程材料。而混凝土主要的成分有胶凝材料和颗粒状集料，其主要是与水共同进行搅拌，同时还可以按照具体的情况，去对其自身的比例配制之外去添加一些外加剂与掺合料，在这些材料充分被搅拌均匀后，使其进行加工并且保证密实成型，再使用养护硬化的方式，使其形成一种新的石材。
混凝土的使用范围是非常广泛的，同时其中使用的原料非常的丰富，造价也比较低，同时其生产的工艺非常的简单，这样的成本高效益材料可以说已经得到了领域的关注。
1.2混凝土自身的性能
1.2.1混凝土有着一定的和易性
混凝土拌合物最关键的一个性能，经常也被叫做是“混凝土的和易性”。主要值得是进行搅拌的混凝土使用多种多样的工序，去得到一个质量非常均匀，并且成型相对密实的性能。这些性能可以说主要有拌合物自身的稠度和流动性，以及可塑性和抗分层离析泌水的性能等。
1.2.2混凝土的强度
混凝土的强度，主要值得是混凝自身抵抗应力和压力等方面的能力。对于混凝土强度产生的影响因素比较多，比如水灰比和水泥的品种以及用量、还有就是集料自身的品种等都会对混凝土自身的强度造成严重的。
1.2.3混凝土的变形
在很多环境因素共同的影响下，混凝土会出现变形。因为水泥水化和水泥石的碳化以及失水等因素，还会出现一定的收缩与变形。在荷载和温湿度共同的影响下，经常会产生弹性变形以及塑性变形与温度的变形产生。其在长期荷载的作用下，自身的应力并不会产生变化。可以说当前不同的施工项目，对混凝土提出的要求都不同。在一些要求相对较高的工程里，要求混凝土自身有着非常好的抗渗性与耐蚀性[1]。
2混凝土耐久性的含义
混凝土的耐久性主要是指混凝土在所处环境及使用条件下经久耐用的性能，在对混凝土耐久性性能进行衡量时，需要涉及到抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化反应、抗碱-集料反应等多种因素。在混凝土应用过程中，当其出现碳化反应时，混凝土的碱度、强度和收缩度都会受到较大的影响，不利于混凝土耐久性。混凝土抗渗性能主要与其密实度、内部孔隙和构造裂缝有关，其抗渗性能的好坏直接关系到混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。由于混凝土水泥中含有较高的碱性氧化物，当其与集料中所含的活性SiO发生化学反应后，会在集料表面生成一层碱-硅酸凝胶，其在吸水后体积会出现较大的膨胀，导致混凝土胀裂，这种现象即为碱-集料反应。抗冻性即是混凝土在水饱和状态下多次冻融循环作用而不会发生破坏，同时混凝土强度也不会降低。抗侵蚀性主要是受到软水、镁盐、碳酸盐、强酸及强碱等物质侵蚀作用下，不会对混凝土的性能带来影响。因此当混凝土具备较好的抗碳化性能、抗渗性、抗碱-集料反应、抗冻性及抗侵蚀性时，则其即具备经久耐用性。
3混凝土结构耐久性损伤的现象
经过对结构耐久性损伤原因进行分析，混凝土耐久性损伤现象主要就是两大类。第一类是由于化学作用引起的损伤，化学作用引起的破坏现象主要表现形式是混凝土碳化、混凝土中的钢筋锈蚀、混凝土中的碱—集料反应和化学腐蚀。第二类是由于物理作用引起的损伤，物理作用引起的破坏现象主要表现形式是混凝土冻融破坏、碰撞、磨损等。
3.1混凝土的碳化
混凝土的碳化就是空气中的二氧化碳渗入混凝土中，与混凝土中的碱性物质也就是氢氧化钙，在有水和其他酸性气体存在和作用的情况下发生化学反应，生成碳酸钙和水，并使混凝土内部碱性降低的过程。碳化会突破混凝土保护层，降低混凝土内部的碱性，使钢筋失去应有的保护，混凝土耐久性下降。
3.2混凝土中的钢筋锈蚀
钢筋被腐蚀会对混凝土结构性能造成巨大的破坏，破坏的主要现象是使混凝土结构中实际钢筋截面面积减小，钢筋的各项力学性能严重下降，从而导致钢筋与混凝土之间的黏接力破坏和握裹力减小；更严重的是钢筋锈蚀会在钢筋表面和混凝土内部生成腐蚀产物，使混凝土体积膨胀，钝化膜破裂，混凝土表面开始出现裂缝，从而导致混凝土的破坏。
3.3混凝土冻融破坏
混凝土发生冻融破坏时，混凝土中的水一般都是处于饱和状态下，混凝土孔隙中的水在低温下受冻结冰后造成体积膨胀，在反复作用和经多次受冻融化循环后，内应力超过混凝土抵抗强度，使混凝土发生由表及里的破坏。
3.4碱-骨料反应
碱-骨料反应是指混凝土原材料中的水泥水化作用生成的碱性氧化物中碱和骨料中的活性成分二氧化硅发生化学反应，在混凝土浇筑成型后随着时间的推移逐渐反应，在吸水后使混凝土产生较大的体积膨胀，使混凝土开裂的现象[2]。
4影响公路混凝土耐久性的因素
4.1自然条件的影响
在公路混凝土施工过程中，自然条件对混凝土质量和耐久性都有较大的影响，混凝土的质量对于环境有比较高的要求，如果温度太高，可能会造成混凝土难以凝结，而且混凝土中的热量也不易排出，造成混凝土质量难以控制。如果环境湿度太大，混凝土中的水分不易蒸发，导致混凝土中水分过多，对混凝土的强度和耐久性就有较大的影响。
4.2原材料质量问题
混凝土原材料的质量问题也是公路混凝土的重要问题。如果混凝土的水泥标号不达标，将会导致混凝土的强度无法实现。如果粗细骨料的尺寸不合理，将会造成混凝土出现孔隙，造成混凝土质量问题，导致混凝土的耐久性下降。另外，骨料的不均匀问题也会造成混凝土的结构不均匀，从而导致混凝土的致密度不能够达标，影响混凝土的强度和耐久性。
4.3混凝土施工质量问题
混凝土施工流程较为简单，但是施工细节要求较严，混凝土搅拌、运输、浇筑、振捣、后期养护工作都会影响混凝土的施工质量，同时模板施工也是主要的影响因素。例如在混凝土浇筑和振捣施工中，如果对浇筑速度和振捣频率控制不当，就会造成混凝土内部结构中出现孔洞和局部缺陷，同时混凝土表面的均匀性较差，造成其结构耐久性能较低[3]。
5提高混凝土耐久性的技术途径
5.1混凝土材料的选择
混凝土中水泥作为主要组成部分，其性质会对混凝土耐久性带来较大的影响。因此在选择混凝土材料时，需要合理选用水泥、外加剂、掺和剂等。在混凝土中通过加入高效减水剂量，可以在保证混凝土拌和物具有较好流动性的同时，尽可能的降低用水量，减小水灰比，这样混凝土孔隙率则会大幅度降低，提高混凝土的抗渗性能，增强混凝土强。在当前普通水泥凝土中，由于水泥石中水化物缺乏稳定性，这也是导致混凝土耐久性不足的主要原因。因此可以将高效活性矿物掺料掺入到普通混凝土中，以此来改善混凝土中水化胶凝物质的组成，增强混凝土的强度，使水泥石结构更具致密性，增强混凝土的抗渗性，防止混凝土的冻融破坏。
5.2提高混凝土配合比设计的合理性
目前，对于混凝土的配合比设计，其中非常重要的水胶比、用水量、砂砾的选定等指标都是凭借经验图表估算出来的，而为了保证混凝土的坚固性、和易性、耐久性、经济性，这些原材料的物理指标必须通过试验验证才能获得更合理的配合比方案。目前，使用较为普遍的体积法计算混凝土配合比，正是基于这一需要，综合考虑到了骨料的体积量、空隙填充率，倒推、含沙量、倒推、胶浆的量、倒推、水的量、胶凝材料量等诸多因素，得到了更为准确的混凝土配合比设计，从而获得了广泛的认同。当然体积法设计混凝土配合比也存在一定的问题。现在，混凝土材料的选择性较之以往范围更大，不同骨料的表观密度等数据的差异性较大，一味地凭借经验对混凝土配合比进行估算，难以满足对混凝土质量的保证。这需要通过针对不同的原材料性质，不断地完善相关方法的设计计算方法，才能更好地推动混凝土配合比设计的科学性和合理性。
5.3提升结构设计和生产过程的混凝土的耐久性
5.3.1避免或减轻碱骨料反应
当混凝土使用有碱活性反应的骨料时，必须从配合比出发，严格控制混凝土中的总碱含量以保证混凝土的耐久性。严格控制施工配合比，搅拌必须均匀，振捣必须到位，要严格遵守养护制度，可以用表面养护剂来改善养护条件，提高保水性，加速表面硬化。在混凝土终凝前做好原浆抹面压光，增强表面密实度，也可采用表面浸渍和表面涂覆的手段来降低混凝土表面渗透性[4]。
5.3.2提高混凝土抗碳化能力
防止混凝土结构碳化时可以在钢筋外留下足够的混凝土保护层厚度。同时混凝土配合比时利用足够的水泥用量来降低水灰比，采用减水剂等都可减缓碳化速度。此外，提高混凝土密实性、增强抗渗性、对混凝土采用覆盖面层等措施可减缓或隔离CO向混凝土内部渗透，大大提高混凝土抗碳化能力。
5.3.3钢筋锈蚀的预防
常用的方法有环氧涂层钢筋，采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层，这种钢筋保护层能长期保护钢筋使其免遭腐蚀。此外，在混凝土表面涂层也是简便有效的方法[5]。
5.3.4预防侵蚀性介质的腐蚀
在我国侵蚀性介质对混凝土结构危害最严重的应是氯盐的影响。提高混凝土抗氯离子渗透能力的措施是限制水灰比，保证最低水泥用量以确保碱度，掺入适量优质掺合料等。在实际设计时要重视干湿交替环境下的混凝土耐久性问题，重视关于混凝土裂缝控制等级和钢筋保护层厚度，还要注意钢筋阻锈剂的使用。同时还要做好地基处理以避免碱性污染，保证基础的使用年限。
5.4增加钢筋保护层厚度
由于钢筋发生锈蚀需要水和氧气的共同作用，因此，在进行公路建设时，可以通过加强混凝土的密实性、增加钢筋混凝土保护层的厚度，使氧气、水分等难以对钢筋产生化学作用，以此提高公路混凝土的耐久性。事实证明，钢筋混凝土保护层厚度越大，水、氧气等具有腐蚀性的介质侵入混凝土的速度越慢，因此，合理增加钢筋保护层的厚度，是提升公路混凝土耐久性的最佳手段，并且这种方式并不会带来较大幅度的成本增长。有专家对此做过计算，如果将我国钢筋混凝土保护层的最小厚度提高到欧美国家的建设标准，那么，建设公路时，每平方米增加的成本不足百元，但公路的使用寿命会成倍增加。
5.5采用高性能混凝土
除了增加钢筋保护层的厚度，提高混凝土的密实度，提高混凝土的性能也是防止钢筋腐蚀，增强公路使用耐久性的有效方式。通常来讲，混凝土的密度越高，其抗压强度越高。因此，在保证性能的前提下，应将水灰比尽可能地降低，这样不但能有效地增强混凝土的抗压强度，还会延缓腐蚀性物质的入侵，使公路结构不容易发生病害。
5.6添加外加剂和矿物掺合料
最原始的水泥，砂、石和水四种组成材料无法实现混凝土的高强，高耐久性，所以应研究和开发外加剂和矿物掺合料。根据混凝土所处的环境通过加入合理，适当的外加剂和掺合料来改善混凝土的性能，改善混凝土孔隙结构和特征，使混凝土抗裂化性能提高，实现混凝土的高耐久性。
5.7加强混凝土结构服役期的维护和检测
在服役期的混凝土工程，尤其是处于恶劣潮湿环境的混凝土，在使用过程中要注意混凝土的维护和保养工作，可在混凝土表面涂刷防护涂料，使混凝土表面和环境中的有害物质隔离开，避免混凝土的裂化。对于混凝土结构要进行阶段性的检测和评估，必要时进行修理和加固，提高混凝土使用的安全，提高混凝土耐久性。
5.8保证混凝土施工质量
混凝土施工过程中涉及到较多的环节，一旦操作不当，则会对混凝土的耐久性带来不利影响。因此施工过程中控制好施工质量，以此来提高混凝土结构的耐久性。在具体施工过程中，准确对拌和进行计量，根据实际情况对骨料含水率进行测算，检查拌和物的坍落度，确保混凝土拌和物拌和的均匀性。混凝土运输过程中要保证混凝土运到浇筑地点时仍保持良好的均匀性和坍落度[6]。一旦出现离析现象，则需要进行二次拌和，保持水灰比不变。在混凝土浇筑过程中，需要按照一琮的厚度和顺序分层对混凝土进行浇筑和振捣，在施工开始之前就需要对施工缝的位置进行确定，尽量选择在结构受力和弯矩较小的部位来设置施工缝。混凝土浇筑完成后，需要做好早期养护工作，使混凝土构件保持较好的湿润度，尽可能的减少早期混凝土收缩。对于冬季进行的混凝土施工，需要严格按照冬季混凝土施工要求进行作业，确保混凝土耐久性的提升。
结语
公路混凝土的耐久性直接影响公路的使用寿命，通过分析影响公路混凝土耐久性的因素，并有针对性地采取一定的对策措施，开展混凝土耐久性的研究，这对公路混凝土耐久性的提高具有重要作用。公路项目的施工单位应当结合现在实际情况，严格按照设计要求进行施工，加强施工管理，提高施工组织水平，采用质量管理手段提高混凝土耐久性，确保公路能够正常使用，满足人们的生活和生产要求。
参考文献：
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[2]莫轻文.浅谈混凝土在公路桥梁建设当中的重要作用[J].建设科技，2018（02）：130-131.
[3]刘博.混凝土材料特性对耐久性能影响分析[J].四川水泥，2018（04）：286.
[4]彭彬.公路桥梁中高性能混凝土应用研究[J].交通世界，2018（13）：106-107.
[5]龙威.影响公路混凝土耐久性的因素及对策研究[J].中国新技术新产品，2018（12）：110-111.
[6]胡良军.公路隧道衬砌混凝土的碳化和耐久性问题[J].城市建设理论研究（电子版），2018（08）：142-143.